[发明专利]一种氮化物包覆的钴酸锂正极材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种氮化物包覆的钴酸锂正极材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将锂盐和钴盐混合、研磨后，在反应器中中共同升温至1000‑1065゜C烧结，并通入氧化气体，保温8‑10h，烧结结束后冷却至室温；(2)将(1)中得到的产物研磨、粉碎、过筛处理，得到LiCoO₂粉末；(3)将(2)中粉末放入反应器中，并往反应器中通入流量为1000‑1500sccm的氨氩混合气体，将反应器备升温至300‑400゜C，保温2‑3h，反应结束后冷却至室温，得到的粉末即为氮化物包覆的钴酸锂。本发明制备的正极材料，纯度高、无杂相，晶格结构没有很大的破坏。CoN包覆在钴酸锂表面，正极材料倍率性能的提高得益于导电性能的提升，同时，氮化钴具有良好的界面传输效率，与钴酸锂材料间形成良好的协同作用。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，具体涉及一种氮化物包覆的钴酸锂正极材料的制备方法。

背景技术

钴酸锂(LiCoO₂)是应用在锂离子电池中最早实现商业化正极材料，广泛应用于小型消费类电子产品中。在常规正极材料中，钴酸锂拥有较优异的能量密度，首次放电比容量在135mAh/g以上，具有十分优良的加工性能，一致性较好，性能稳定。特别是应用在智能手机和平板电脑产品中，因此钴酸锂的需求仍在持续增长。钴酸锂在锂离子电池正极材料中具有不可替代的地位，同时随着新兴应用领域的不断发展，钴酸锂在技术和产业化方面具有广阔的发展前景。

但由于充电电压达到4.55V后，会使晶体结构出现不可逆的变化，钴酸锂中的锂离子将无法回到层状结构当中，由此会使锂电池的可逆容量随之减少。与此同时，高电压条件下，锂离子电池中的副反应加剧，会在表面生成较厚的固体电解质界面(SEI膜)，使得钴酸锂中的锂离子消耗加剧，降低电池容量。因此，为提高钴酸锂的充电截止电压，使其不会受到高电压的影响，需要对钴酸锂进行改性。

当前，较为常用的钴酸锂改性方法有两种：一种是掺杂法，另一种是包覆法。掺杂改性主要是金属元素Mg、Al、Zr、Ti、Cd等，非金属元素或稀土元素；包覆改性常规的包覆材料是金属氧化物MgO、Al₂O₃、TiO₂、ZrO₂、SiO₂等，但由于金属氧化物不是活性材料，导致钴酸锂正极材料的放电容量相应减少，倍率性能降低等一些负面效果。因此，需要提供一种新型的钴酸锂正极材料，来解决其在高电压下循环性能和安全性能不佳的问题。

发明内容

为了解决现有技术存在的不足，本发明提供了一种氮化物包覆的钴酸锂正极材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将锂盐和钴盐混合、研磨后，在反应器中中共同升温至1000-1065℃烧结，并通入氧化气体，保温8-10h，烧结结束后冷却至室温，；

(2)将(1)中得到的产物研磨、粉碎、过筛处理，得到LiCoO₂粉末；

(3)将(2)中粉末放入反应器中，并往反应器中通入流量为1000-1500sccm 的氨氩混合气体，将反应器备升温至300-400℃，保温2-3h，反应结束后冷却至室温，得到的粉末即为氮化物包覆的钴酸锂。

具体地，所述步骤(1)中的钴盐为四氧化三钴，锂盐为碳酸锂，锂元素与钴元素的摩尔比为(1.03:1)–(1.07:1)。。

具体地，所述步骤(1)中的反应器为刚玉匣钵，所述氧化气体为压缩空气，升温速率为5-10℃/min。

具体地，所述步骤(2)中的研磨采用球磨，所述球磨机的转速为300rad/min，球磨时间为1-1.5h。

具体地，所述步骤(2)中粉碎采用小型万能粉碎机粉碎，所述小型万能粉碎机的转速设置为25000r/min，粉碎时间为10-15s。

具体地，所述步骤(2)中过筛的筛网为325目筛网。